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强夯法在皖江软土路基处理中的应用

文档作者：袁海平１，２，韩治勇１，石贤增３，浦玉炳３，朱大勇１文档来源：１．合肥工业大学土木与水利工程学院２．中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室３．合肥市市政设计院有限公司，		点击数：	更新时间： 2025年11月18日
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上一篇：强夯振动效应监测在某工程中的应用

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５０
施　工　技　术
ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１６ 年６ 月上
第４５ 卷　第１１ 期
ＤＯＩ：１０􀆰 ７６７２／ ｓｇｊｓ２０１６１１００５０
强夯法在皖江软土路基处理中的应用∗
袁海平１，２，韩治勇１，石贤增３，浦玉炳３，朱大勇１
（１． 合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽　合肥　２３０００９； ２． 中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家
重点实验室，江苏　徐州　２２１１１６； ３． 合肥市市政设计院有限公司，安徽　合肥　２３００４１）
［摘要］ 软土路基因其土层分布复杂，物理力学性质差异较大，加固路基土体成为市政道路处理的迫切需要。依托
皖江城市带市政道路处理工程，分析了各遍强夯下的加速度效应及夯坑沉降规律，并用荷载试验评价了强夯路基
的处理效果。研究结果表明，峰值加速度受夯点距离的影响，在近距离处峰值加速度较大，且衰减较快；随着距离
的增大，其值逐渐减小，且衰减量较小，地表加固距离大约为３０ｍ，竖直方向加固深度为６ｍ 左右；夯击次数对夯沉
量有重要影响，超过一定击数后，土体得不到加固；荷载试验得到了路基承载力特征值＞ １２０ｋＰａ，超过了其设计承
载力特征值。
［关键词］ 公路工程；路基；强夯；软土；加速度；沉降；承载力
［中图分类号］ Ｕ４１６􀆰 １　［文献标识码］ Ａ　　　　［文章编号］ １００２⁃８４９８（２０１６）１１⁃００５０⁃０５
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ Ｓｏｆｔ Ｓｏｉｌ Ｓｕｂｇｒａｄｅ
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎ Ｗａｎｊｉａｎｇ Ｒｅｇｉｏｎ
Ｙｕａｎ Ｈａｉｐｉｎｇ１，２， Ｈａｎ Ｚｈｉｙｏｎｇ１， Ｓｈｉ Ｘｉａｎｚｅｎｇ３， Ｐｕ Ｙｕｂｉｎｇ３， Ｚｈｕ Ｄａｙｏｎｇ１
（１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ　２３０００９，Ｃｈｉｎａ；
２． Ｔｈｅ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｍｉｎｅ Ｓａｆｅｔｙ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｘｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ　２２１１１６，Ｃｈｉｎａ； ３． Ｈｅｆｅｉ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ． ， Ｌｔｄ． ，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ　２３００４１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｉｎ ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｘ． Ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ａｒｅ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｓｏｉｌ ｂｅｃｏｍｅｓ ｔｈｅ ｕｒｇｅｎｔ ｎｅｅｄ ｏｆ ｍｕｎｉｃｉｐａｌ
ｒｏａｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ． Ｒｅｌｙｉｎｇ ｏｎ ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ｒｏａｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ Ｗａｎｊｉａｎｇ ｕｒｂａｎ ａｒｅａ， ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ
ａｎｄ ｌａｗ ｏｆ ｔａｍｐｉｎｇ ｐｉｔ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｅａｃｈ ｔｉｍｅ ｕｎｄｅｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ
ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｔｅｓｔ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ
ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔａｍｐｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ｐｅａｋ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｌａｒｇｅｒ ａｔ ｃｌｏｓｅ ｒａｎｇｅ ａｎｄ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｉｓ ｆａｓｔｅｒ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ
ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｄｉｓｔａｎｃｅ， ｉｔｓ ｖａｌｕｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｉｓ ａｌｓｏ ｓｍａｌｌ． Ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ
ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ａｂｏｕｔ ３０ｍ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｄｅｐｔｈ ｉｎ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ａｂｏｕｔ ６ｍ． Ｔａｍｐｉｎｇ
ｔｉｍｅｓ ｈａｖｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔａｍｐｉｎｇ ｐｉｔ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｓ． Ａｆｔｅｒ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｃｅｒｔａｉｎ ｎｕｍｂｅｒｓ， ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｃａｎ’ｔ ｂｅ
ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ． Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １２０ｋＰａ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｌｏａｄ
ｔｅｓｔ． Ｉｔ ｉｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏａｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｓｕｂｇｒａｄｅ；ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ； ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ； ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ； ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ； ｂｅａｒｉｎｇ
ｃａｐａｃｉｔｙ
∗国家自然科学基金项目（５１００４００７）；煤炭资源与安全开采国家重
点实验室开放研究基金资助项目（１２ＫＦ０６）；住建部科技计划资助项
目（２０１４⁃Ｋ５⁃００２）；安徽省建设行业科技计划资助项目（２０１４ＹＦ⁃１２） ［作者简介］ 袁海平，副教授， 硕士生导师， Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｓｅａｐｉｅ ＠ ｈｆｕｔ．
ｅｄｕ． ｃｎ ［通讯作者］ 韩治勇，硕士研究生，Ｅ⁃ｍａｉｌ：１１７２３８５９２５＠ ｑｑ． ｃｏｍ ［收稿日期］ ２０１５⁃０３⁃１９
１　低能量强夯基本原理
强夯过程中，夯锤产生的能量由地表向周围传
递，各位置强夯产生的振动效应不同，因此不同程
度地加固软土地基，地基加固如图１ 所示。
夯锤与地基之间反复接触和分离的过程类似
于碰撞原理，将夯锤视为刚体，其运动方程为：
ｍｈｃｇ ＋ Ｒｃ（ｔ） ＝ ｍｈｃ ω¨ （ｔ） （１）
式中： ｍｈｃ 为夯锤质量； Ｒｃ（ｔ） 为地基与夯锤接触面
的动接触压力； ω¨ （ｔ） 为夯锤的加速度。
２０１６ Ｎｏ． １１ 袁海平等：强夯法在皖江软土路基处理中的应用 　５１
图１　强夯加固地基示意
Ｆｉｇ． １　Ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ
考虑土体的孔隙水压力，在夯锤强夯动力作用
下，将土体离散化，任一土体单元体上能量泛函为：
Πｅ ＝ ∫ｔ２
ｔ１ ∭ｖｅ
１２
ρ ｕ { } ·Ｔｅ
[Ｎ]Ｔ [Ｎ]{·ｕ}ｅ － Ａ εｉｊ
[ ( ) ]ｄｖｅ ＋
ｕ { }Ｔｅ
{Ｆ}ｅ ＋ ｕ { }Ｔｅ
{Ｐ}ｅ
ì
î
í ïï
ïï
ü
þ
ý ïï
ïïｄｔ
（２）
式中： {ｕ}ｅ，{ｕ}·ｅ 为土体单元结点位移列阵； [Ｎ] ＝
[Ｎｉ，Ｎｊ， Ｎｍ，…] 为形函数矩阵； {Ｆ}ｅ 为除孔隙水
压力外其他力引起的单元等效结点荷载； {Ｐ}ｅ 为孔
隙水压力Ｐ 引起的等效结点荷载。
对式（２） 进行变分处理，得单元体动力平衡
方程：
[ｍ]ｅ {ｕ¨ }ｅ ＋ ∭ｖｅ
［Ｂ－］Ｔｅ
{σ}ｄｖｅ ＝ {Ｆ}ｅ ＋ {Ｐ}ｅ （３）
式中： [ｍ]ｅ 为土体单元质量矩阵； ［Ｂ］ｅ 为 {ｕ}ｅ 的
函数。
将土体单元集结可得整体结构动力学方程：
[Ｍ]ｅ {ｕ¨ } ＋Σｅ ∭ｖｅ
［Ｂ－］Ｔｅ
{σ}ｄｖｅ ＝ {Ｆ}＋ {Ｐ} （４）
　　由式（４）可知，在强夯作用下，随着土体孔隙水
压力的减小，任一土体单元体上等效结点荷载增
大，则土体能量相对增大，有效应力增加。这样，大
大提高土体的密实度和承载力，减少工后沉降，从
而可以一定程度地提高地基土处理效果。
２　监测技术方案设计
２􀆰 １　工程地质条件
拟处理路基为无为县杨巷路市政道路工程，区
域地形整体较平坦，以农田为主，部分地段为拆迁
区、水塘、河沟、道路等，场区土层自上而下分别为：
①素填土　层厚０􀆰 ７０ ～ １􀆰 ２０ｍ；①１ 淤泥　层厚
０􀆰 ６０ ～ ２􀆰 ５０ｍ； ② 粉土夹粉细砂　层厚２􀆰 ４０ ～
３􀆰 ４０ｍ；③淤泥质粉质黏土夹粉土　层厚１１􀆰 ２０ ～
１３􀆰 ００ｍ；③１ 粉土夹粉细砂　层厚２􀆰 ５０ｍ；④粉土夹
粉细砂。典型地质剖面如图２ 所示。该建筑场地地
下水类型为潜水，分布于①，②，③，④层土中，受大
气降水和地表水渗入补给，水量较丰富。土层物理
力学性质指标如表１ 所示。
图２　典型地质剖面
Ｆｉｇ． ２　Ｔｙｐｉｃａｌ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ
表１　土层物理力学参数
Ｔａｂｌｅ １　Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
ｏｆ ｓｏｉｌ ｌａｙｅｒｓ
名称
重度γ ／
（ｋＮ·ｍ －３ ）
黏聚力
ｃ ／ ｋＰａ
内摩擦角
φ ／ （°）
承载力
ｆ ／ ｋＰａ
压缩模量
Ｅｓ ／ ＭＰａ
素填土１８􀆰 ０ ５ １０ ６０ ３􀆰 ０
淤泥１８􀆰 ０ ８ １４ ５０ ２􀆰 ５
粉土夹粉细砂１９􀆰 １ ９ １７ １００ ５􀆰 ０
淤泥质粉质黏
土夹粉土１７􀆰 ９ ８ ２３ ８０ ２􀆰 ７
粉土夹粉细砂１９􀆰 １ ９ １７ １００ ５􀆰 ０
粉土夹粉细砂１９􀆰 ５ １３ １７ １６０ ７􀆰 ０
２􀆰 ２　试验方案
高真空击密法施工前，在预处理的软土地基上
先铺设４０ｃｍ 厚砂垫层，作为水平排水通道；插设塑
料排水板，塑料排水板长度打设到③层淤泥质粉质
黏土夹粉土底部，排水板平均长度约１２ｍ，同时在预
压区边界处开挖密封沟，修筑围堰、密封沟时挖至
③层淤泥质粉质黏土夹粉土顶部以下至少０􀆰 ５ｍ，围
堰高１􀆰 ４ ～１􀆰 ６ｍ，挖方路段利用两侧的原土作为围
堰，满足覆水１􀆰 ０ｍ 要求；在砂垫层中铺设卧管，砂
垫层表面按序铺设１ 层土工布、２ 层真空膜，穿透真
空膜将卧管与主管连接，主管与真空泵连接，开启
真空泵进行抽气、抽水，抽气过程中，薄膜内砂垫层
中的气体抽出，并且通过塑料排水板向下传递，由
泵通过塑料排水板将水和气抽出，这样可以逐渐增
大薄膜内外的真空度，从而可以减小软土路基的孔
隙水压力，形成负的超静孔隙水压力。真空预压系
统低位运行稳压一段时间后向预压区内覆水１􀆰 ０ｍ。
预压时间为６０ ～ ７０ｄ 后，沉降达到计算值或沉降速
率趋于稳定时卸载，卸载后回填６０ｃｍ 厚山皮石，最
后进行高真空击密施工。
高真空排水系统包括卧管和真空降水管两部
分。高真空排水时，每台机组同时连接８０ ～ １００ 根
真空管，真空管采用ϕ３２ 钢管，卧管采用ϕ５０ＰＶＣ
管，卧管与真空管之间采用内缠钢丝软胶管连接以
保证接头严密。高真空管根据现场实际土层分布
情况采用深层和浅层分层布置，深管间距８􀆰 ０ｍ ×
　５２ 施工技术 第４５ 卷
３􀆰 ５ｍ，长６ｍ；浅管间距４􀆰 ０ｍ × ３􀆰 ５ｍ，长３ｍ。第１
遍真空排水后，土体含水量降低，提高了土体的强
度，３ ～５ｄ 或地下水位降至地面以下１􀆰 ５ ～ １􀆰 ８ｍ 后
进行第１ 遍击密，击密过程中不中断排水。开始进
行第１ 遍强夯，使浅部土层得到加固。第１ 遍高真
空击密后，为了快速排除第１ 遍强夯产生的超孔隙
水，进行第２ 遍真空排水，然后进行第２ 遍强夯，其
中第１ 遍和第２ 遍点夯之间为梅花形布置。夯后进
行第３ 遍真空排水，排水达到要求后，推平场地，拔
出真空管，进行第３ 遍满夯，锤印相互搭接１／４ 锤
径。夯点布置如图３ 所示。
图３　夯点平面布置示意
Ｆｉｇ． ３　Ｐｌａｎ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｔａｍｐｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ
加速度传感器装置的埋设是利用施工现场提
供的工程机械，将冲孔管打入地下指定深度，用足
够长的牵引线一端系在平衡杆上，将装置从冲孔管
上端放入，利用牵引线把装置缓慢放至冲孔管底
部，随后用大型施工机械将冲孔管提起，冲孔管活
动底板在自重作用下自动打开，传感器装置由此留
于刚形成的土孔底部，冲孔管提离地表后，用土体
将成孔回填并捣实，装置埋设完成，如图４ 所示。
图４　加速度传感器埋设示意
Ｆｉｇ． ４　Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ ｅｍｂｅｄｄｅｄ
３　监测数据分析
为研究真空排水后各遍强夯加速度规律，现场
强夯加速度监测仪器采用六通道动态数据采集系
统，可以同时采集每一测点的振动波形，加速度传
感器布置如图５ 所示。
根据试验方案，现分别对各遍强夯时沉降量及
其加速度在水平和竖直方向上与距离的关系进行
分析。
图５　加速度传感器布置示意
Ｆｉｇ． ５　Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒｓ
３􀆰 １　水平方向加速度变化规律
现以加速度传感器４ 为研究对象，由图６ 和图
７ 可以看出，在路基强夯过程中，随着距离的增大，３
遍强夯峰值加速度均逐渐减小，且满夯相对于第２
遍强夯时加速度比第２ 遍强夯相对于第１ 遍强夯时
加速度减少较小，这是由于随着强夯过程的进行，
原来松散的土体得到振密，孔隙率减小，土体越来
越密实，用来加固土体能量有所减小。
图６　各遍强夯峰值加速度与距离关系
Ｆｉｇ． ６　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐｅａｋ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ
ａｎｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ
图７　峰值加速度与强夯遍数关系曲线
Ｆｉｇ． ７　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｃｕｒｖｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐｅａｋ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ
ａｎｄ ｔｈｅ ｔｉｍｅｓ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ
由图６ 可以看出，在３ 遍强夯过程中，第１ 遍强
夯时，离其最近的夯点在夯击时其峰值加速度为
４８􀆰 １ｍ／ ｓ２，第２ 遍强夯时，其峰值加速度是第１ 遍强
夯时的５３􀆰 ２％，减小为２５􀆰 ６ｍ／ ｓ２，一段时间后进行
满夯，该传感器峰值加速度减小为２１ｍ／ ｓ２，分别为
第１ 遍和第２ 遍强夯时的４３􀆰 ７％和８２％。３ 遍强夯
每次衰减量曲线趋势相同，选取第１ 次强夯为例，峰
值加速度衰减量与距离关系曲线如图８ 所示，在距
２０１６ Ｎｏ． １１ 袁海平等：强夯法在皖江软土路基处理中的应用 　５３
夯点较近处，峰值加速度衰减较快，距夯点２􀆰 ４ ～
４􀆰 ７ｍ 时，峰值加速度衰减量为４３􀆰 １ｍ／ ｓ２，随着距离
的增大，待夯点距离＞２２ｍ 时，峰值加速度衰减量几
乎为０，即加速度几乎不变化。当夯点与传感器距
离为３０ｍ 左右时，强夯峰值加速度分别减小到０􀆰 １，
０􀆰 １，０􀆰 １ｍ／ ｓ２，任书考认为强夯对地面振动峰值加速
度减小到０􀆰 １ｇ 时对建筑物危害影响极小，采用此标
准分析强夯振动效应，此时，相比于最近的夯点而
言，强夯引起的振动对路基作用很小，得不到加固
作用，因此该强夯作用范围大致为３０ｍ。
图８　峰值加速度衰减量与距离关系曲线
Ｆｉｇ． ８　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｃｕｒｖｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅａｋ
ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔａｎｃｅ
３􀆰 ２　竖直方向加速度变化规律
现以离加速度传感器４ 最近的夯点为对象，分
析在竖直方向上加速度的变化规律，３ 遍强夯加速
度随深度关系变化曲线如图９ 所示。
图９　各遍强夯峰值加速度与深度关系
Ｆｉｇ． ９　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐｅａｋ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ
ａｎｄ ｄｅｐｔｈ ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ
由各遍强夯实测和拟合曲线可知，竖直方向和水
平方向加速度变化规律一致，都是随着埋设深度的增
加逐渐减小，传感器埋设深度为１ｍ 时，３ 遍强夯峰值
加速度依次减小，分别为４８􀆰 １，２７􀆰 ８，２１ｍ／ ｓ２， 但当传
感器埋设深度＞３ｍ 时，第２ 遍和第３ 遍峰值加速度
均较第１ 遍强夯时大，原因可能是第１ 遍强夯时，夯
锤产生的能量较小，３ｍ 以下的土体未能得到有效加
固，随后的夯击对土体的振动加强；同时可以看出，当
传感器埋设深度为６ｍ 时，３ 遍强夯峰值加速度分别
为１ｍ 时的８􀆰 １７％，１６％，３４􀆰 ５％，分别为３􀆰 ９３，４􀆰 ４５，
７􀆰 ２５ｍ／ ｓ２，由于地表的“硬壳层”更易于扩散应力和传
递能量，峰值加速度均比前一遍有所增大，而经修正
的Ｍｅｎａｒｄ 经验公式ｍ，此时拟合峰值加速度为
３􀆰 ８ｍ／ ｓ２，由计算结果可知，强夯有效加固深度至少为
６ｍ。随着埋设深度的增加，加速度逐渐减小，对路基
的加固作用将逐渐降低，因此认为本工程的强夯有效
加固深度为６ｍ 左右。
３􀆰 ３　夯坑沉降变化规律
为了分析强夯过程中夯坑土体的沉降量，选取
试验点进行夯击试验，每次夯击后通过水准测量测
其下沉量，夯坑沉降量与强夯次数关系如图１０ 所
示，由图可以得出，土体经过高真空击密处理，固结
呈现逐渐减小的趋势，这正好与前面所述的峰值加
速度随夯击遍数的变化规律一致。在高真空击密
过程中， 总的夯沉量随夯击次数的增加逐渐增大；
第１ 次击密产生的沉降量最大，为３５２ｍｍ， 约占总
沉降量的３０％， 以后每次击密产生的沉降量逐渐减
小，在强夯到第９ 击时，累计沉降量为总沉降量的
８９％，且第８ 击和第９ 击的平均夯沉量＜ ５０ｍｍ，随
后夯击对地基加固作用可以忽略，故第９ 击结束后
可以停止夯击，如果再增加强夯击数，可能导致地
基土结构遭到破坏，形成冲切剪切破坏，最终形成
“橡皮土”，降低路基强度。
图１０　夯沉量与夯击数关系曲线
Ｆｉｇ． １０　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｃｕｒｖｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ
ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔａｍｐｉｎｇ
４　荷载试验验证
前面分析了峰值加速度在水平和竖直两个方
向变化规律，以及夯坑沉降量随夯击数的变化，为
验证强夯处理地基的作用效果，开展了现场荷载试
验，根据该道路设计方案，选取②层粉土夹粉细砂
为荷载试验布置点，采用承压板为１􀆰 ００ｍ２ 方形钢
板，加荷分级为８ 级，逐级等量加载，最大加载压力
超过设计值的２ 倍，以典型测点Ｋ１ ＋ ４５０ 点为例，
现场Ｐ⁃Ｓ 曲线如图１１ 所示。
从Ｐ⁃Ｓ 曲线可以看出，当施加荷载达到２４０ｋＰａ
时，曲线仍未出现明显拐点，因此，该路基的极限承载
力＞２４０ｋＰａ，根据《建筑地基处理技术规范》ＪＧＪ７９—
２０１２，取最大加载量一半１２０ｋＰａ 和Ｓ ／ ｂ ＝０􀆰 ０１（ｂ 为
承压板宽度）所对应的荷载１７２ｋＰａ 两者之间的较小
　５４ 施工技术 第４５ 卷
图１１　Ｐ⁃Ｓ 曲线
Ｆｉｇ． １１　Ｐ⁃Ｓ ｃｕｒｖｅ
值作为该地基的承载力特征值，即强夯处理后路基承
载力特征值＞１２０ｋＰａ，达到了设计要求的路基设计承
载力特征值１２０ｋＰａ，由此可以看出，经过真空排水后
强夯的路基土得到了预期的处理效果。
５　结语
１）强夯法作为加固地基的一种常用方法，加固
过程中必须注意排水，随着真空排水后孔隙水压力
的减小，土的有效应力增大，一定程度上增加了土
体的强度，有利于强夯加固土体的进行。
２）强夯振动受离夯点距离的影响，在近距离处
峰值加速度较大，且衰减较快，随着距离的增大，其
值逐渐减小，但衰减量较小，地表加固距离大约为
３０ｍ，竖直方向加固深度为６ｍ 左右。
３）夯击数对夯坑沉降量的影响，前几击影响较
大，超过一定击数后，强夯反而会破坏原有土体的
结构，降低路基强度，本试验最佳夯击数为９ 击。
４）由现场荷载试验验证了强夯处理后路基承
载力特征值＞１２０ｋＰａ，超过了路基设计承载力特征
值，收到了预期的加固效果。
参考文献：
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（上接第２３ 页） ４　结语
１）滑模空滑阶段增加竖向支撑杆和水平连接
为封闭体系，有效控制了滑模体系的变形，经受住
了施工期间突风的考验，另外复滑施工前进行滑模
体系再次校核是不可缺少的环节。
２）分级卸载、侧向约束措施提高了模架整体稳
定性，减小模架的竖向和水平变形。
３）在混凝土浇筑过程中，对盖模下混凝土振捣
效果的检查与验证是保证工程质量的重中之重。
在本案例施工过程中，就圆筒仓施工提出了合
理的施工顺序与控制要点，通过有限元分析软件、
精细策划，保证了施工过程安全和工程质量目标，
并总结了斜面混凝土浇筑技术和施工组织模式。
参考文献：
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